(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのパイプ素材から一体成形された、曲り領域と拡管領域を有する異径管継ぎ手であって、
曲り領域が、曲り部で連結された第１直線部と第２直線部を有し、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっており、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっており、
拡管領域が、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有し、移行部がテーパ状に延在するか半径方向に延在しており、移行部の板厚が、大径部の板厚よりも大きく、かつ、小径部の板厚よりも大きくなっており、大径部の終端から始端へ向かって、少しずつ板厚が薄くなっていることを特徴とする異径管継ぎ手。
【請求項２】
大径部の直径が小径部の直径の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の異径管継ぎ手。
【請求項３】
曲り部の外周側に圧入用座面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の異径管継ぎ手。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の異径管継ぎ手を製造する方法であって、パンチをダイスに向けて移動させてパイプ素材を押圧して、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有する拡管領域を形成することを特徴とする方法。
【請求項５】
まずパンチをダイスに向けて移動させてパイプ素材を押圧して、パイプ素材にテーパ状の移行部を形成し、しかるのち、このテーパ状の移行部は、パンチの半径方向に延在した下面とダイスの半径方向に延在した上面に挟まれて押圧され、パイプの半径方向に延在する移行部が、テーパ状の移行部をパンチの進行方向に圧縮したものとして形成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異径管継ぎ手に関する。
【背景技術】
【０００２】
異径管継ぎ手は、種々のものが公知である。
【０００３】
図１３及び１４は、従来の異径管継ぎ手の一例を示す。従来の異径管継ぎ手２１０は、切削品２１０ａ、２１０ｂとパイプ２１０ｃとを、矢印αで示す個所で溶接により結合して作成されていた。
【０００４】
その他、特許文献１には、２部品を接合して得られたパイプが示されている。
【特許文献１】特開平９−１２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２部品を溶接等により接合して得られたパイプは、漏れに対する信頼性が低い。
【０００６】
本発明の目的は、溶接部分を無くして漏れに対する信頼性を向上させた異径管継ぎ手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【０００８】
（１）  １つのパイプ素材から一体成形された拡管領域と曲り領域を有する異径管継ぎ手であって、
拡管領域が、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有し、移行部の板厚が、大径部の板厚よりも大きく、かつ、小径部の板厚よりも大きくなっており、
曲り領域が、曲り部で連結された第１直線部と第２直線部を有し、第１直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第１押圧成型面として形成されていて、第２直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第２押圧成型面として形成されていて、第１押圧成形面と第２押圧成型面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接していることを特徴とする異径管継ぎ手。
【０００９】
（２）  大径部の直径が小径部の直径の２倍以上であることを特徴とする先述の異径管継ぎ手。
【００１０】
（３）  第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっていることを特徴とする先述の異径管継ぎ手。
【００１１】
（４）  第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっていることを特徴とする先述の異径管継ぎ手。
【００１２】
（５）  移行部が、テーパ状に延在していることを特徴とする先述の異径管継ぎ手。
【００１３】
（６）  移行部が、半径方向に延在していることを特徴とする先述の異径管継ぎ手。
【００１４】
（７）  曲り部の外周側に圧入用座面が設けられていることを特徴とする先述の異径管継ぎ手。
【００１５】
本発明の異径管継ぎ手を製造する好ましい方法と装置は、次のとおりである。
【００１６】
（ｉ）  ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有するパンチが、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有するダイスの中に挿入され、パイプ状のワークが、パンチとダイスによって拡管されて、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有するパイプが成形される方法において、パイプ状のワークが拡管されるときに、移行部の板厚が、大径部の板厚よりも大きく、かつ、小径部の板厚よりも大きくなるように成形されることを特徴とするパイプ拡管方法。
【００１７】
（ｉｉ）  パイプの大径部の直径がパイプの小径部の直径の２倍以上になるように成形される前述のパイプ拡管方法。
【００１８】
（ｉｉｉ）  パンチの大径部の終端がダイスの大径部の始端と同一レベルに位置しているとき、パンチの小径部の終端がダイスの小径部の始端に到達しない手前の位置にあり、パンチの小径部の終端がダイスの小径部の始端と同一レベルに位置しているとき、パンチの大径部の終端がダイスの大径部の始端と終端との間に位置している前述のパイプ拡管方法。
【００１９】
（ｉｖ）  ダイスが、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、大径部の終端から小径部の始端へ移行する移行部とを有し、
パイプ状ワークの直径を２倍以上に拡管して拡管パイプを成形するために、ダイスに挿入されるパンチが、ダイスの大径部、小径部および移行部に対応して、それぞれ、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、大径部の終端から小径部の始端へ移行する移行部とを有し、
パンチの大径部の終端がダイスの大径部の始端と同一レベルに位置しているとき、パンチの小径部の終端がダイスの小径部の始端に到達しない手前の位置にあり、
パンチの小径部の終端がダイスの小径部の始端と同一レベルに位置しているとき、パンチの大径部の終端がダイスの大径部の始端と終端との間に位置し、
ダイスおよびパンチの大径部の直径が、それぞれ、ダイスおよびパンチの小径部の直径の２倍以上であることを特徴とするパイプ拡管装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、漏れに対する信頼性を向上させた異径管継ぎ手を提供できる。
【００２１】
このような異径管継ぎ手は、形状や板厚を正確に制御しやすい。
【００２２】
特に、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっていると、特に形状や板厚を正確に制御しやすい
特に、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっていると、異径管継ぎ手全長が制限されるケースで、異径管継ぎ手の直線部分を長く確保できる。別言すれば、異径管継ぎ手をコンパクトにすることができる。
【００２３】
特に、大径部の直径が小径部の直径の２倍以上であると、接合により得られた異径管継ぎ手のみが用いられていたケースで、本発明の異径管継ぎ手を有効に用いることができる。
【００２４】
特に、曲り部の外周側に圧入用座面が設けられていると、圧入の信頼性が向上し、漏れの保証が可能である。
【発明を実施するための最良の態様】
【００２５】
本発明によれば、１つのパイプ素材から一体成形された拡管領域と曲り領域を有する異径管継ぎ手の拡管領域が、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行する移行部とを有する。移行部の板厚が、大径部の板厚よりも大きく、かつ、小径部の板厚よりも大きくなっている。曲り領域が、曲り部で連結された第１直線部と第２直線部を有する。第１直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第１押圧成型面として形成されていて、第２直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第２押圧成型面として形成されている。第１押圧成形面と第２押圧成型面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接している。
【００２６】
好ましくは、大径部の直径が小径部の直径の２倍以上である。
【００２７】
好ましくは、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっている。
【００２８】
好ましくは、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっている。
【００２９】
好ましくは、移行部が、テーパ状に延在しているか、又は半径方向に延在している。なお、移行部には、段状に形成されているものや、湾曲状に形成されているものも含まれる。
【００３０】
好ましくは、曲り部の外周側に圧入用座面が設けられている。
【００３１】
曲り領域について
本発明の異径管継ぎ手における曲り領域は、後述する曲り部を有するパイプの製造方法を利用して製造可能である。すなわち、以下に示す方法により製造されたパイプの曲り部と、曲り部で連結された第１直線部と第２直線部から、本発明の異径管継ぎ手における曲り領域を製造することが可能である。
【００３２】
曲り部を有するパイプの製造方法を説明する。
【００３３】
好ましくは、曲り部を製造する場合、押圧部材としてパンチまたは芯金を使用する。
【００３４】
好ましくは、第１直線部の内壁面の中に第１パンチを挿入するととともに、第２直線部の内壁面の中に第２パンチ又は芯金を挿入する。この状態で、第１パンチの先端部と第２パンチまたは芯金の先端部とを互いに近接させて、第１直線部の内壁面に第１パンチによって少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面を形成するとともに、第２直線部の内壁面に第２パンチまたは芯金によって少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面を形成する。その際、第１押圧成形面と第２押圧成形面とを曲り部の内壁面の内周側で曲りを非常に小さな径にし、互いに近接させる。
【００３５】
好ましくは、第１パンチと第２パンチまたは芯金とを互いに近接させるときは、第２パンチまたは芯金を所定の位置に固定した後、第１パンチを第２パンチまたは芯金に接近させる。
【００３６】
好ましくは、第１パンチと第２パンチまたは芯金とを互いに近接させるときは、パンチを芯金に対して互いに直角に近接させるが、直角より大きい角度又は小さい角度で近接させることもできる。
【００３７】
曲り部の内壁面の外周側を第１押圧部材で押圧し、それに伴って、曲り部の内壁面の内周側を内向きに引張ると、第１直線部および第２直線部の内壁面の内周側が第１押圧部材および第２押圧部材によって内側から支持されているので、曲り部の内周側の領域が少しずつ小さくなると同時に、第１押圧成形面および第２押圧成形面が少しずつ大きくなる。それゆえ、曲り部やその近くの部分の内周側が潰れたり、へこんだりしない。
【００３８】
前述の形態では、第１パンチと第２パンチまたは芯金とを互いに近接させたが、両者を接触させてもよい。
【００３９】
本発明の異径管継ぎ手は、第１直線部と第２直線部が曲り部で連結されている。第１直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面として形成されていて、第２直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面として形成されている。第１押圧成形面と第２押圧成形面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接している。曲り部の内壁面の内周側は極小の径または必要に応じて実質的にゼロにするのが好ましい。
【００４０】
好ましくは、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっている。パイプの肉厚を増やす場合、加工開始前に同一厚みを有しているパイプを曲げて、パイプの内周側と外周側の長さの差を利用して製造途中で順次パイプの曲がり部の内周側とその近くの厚みを増加させていくのが好ましい。
【００４１】
更に好ましくは、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くを含めて全ての領域で、へこまず真っ直ぐになっている。
【００４２】
通例、第１押圧成形面と第２押圧成形面は、押圧部材の押圧作用により成形した直後の状態のままにしておくが、必要に応じて、押圧成型した後に、種々の処理を施してもよい。本発明でいう押圧成形面は、そのような処理をした状態のものを含む。
【００４３】
拡管領域について
本発明の異径管継ぎ手における拡管領域は、後述するパイプ拡管方法を利用して製造可能である。すなわち、以下に示す方法により製造された拡管パイプから、本発明の異径管継ぎ手における拡管領域を製造することが可能である。
【００４４】
パイプ拡管方法を説明する。
【００４５】
好ましくは、拡管パイプを製造する場合、１種類のパンチとダイスを対にして使用し、１つの拡管工程でかつ約２倍以上の拡管率で、パイプ状のワーク（パイプ素材）を拡管して、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間で移行するテーパ部とを有する拡管領域を製造する。
【００４６】
典型的には、パイプ状のワーク（パイプ素材）は、材質がＳＴＫＭ１１Ａで、内径が１５．９ｍｍ、外径が１９．１ｍｍ、板厚が全長にわたって均一（同一）で、１．６ｍｍである。
【００４７】
このような材質のワーク（パイプ素材）は、アルミなどのものに比較して、パンチとダイスの構造をうまく設計しないと、割れや座屈が生じやすい。例えば、パンチのテーパ部のテーパ角度が大きすぎる場合、ワークに対するパンチの押圧力（圧縮力）が過大となって、ワークは座屈しがちである。他方、パンチのテーパ部のテーパ角度が小さすぎる場合、拡管率が小さいときは問題が生じないが、拡管率が大きくなると（例えば７０％を超えると）、ワークに割れが発生する。このように、割れと座屈の相反する現象に阻まれて拡管率を適当な値にすること（特に拡管率を増加させること）は容易ではない。
【００４８】
拡管の際に、パイプのテーパ部の板厚がパイプの他の部分（つまり大径部と小径部）の板厚よりも大きくなるようにすれば、拡管率を増加させても、パイプに割れが発生せず、かつ、座屈の現象も生じない。例えば、前述の材質のワークであっても、割れと座屈の発生を抑えつつ、パイプを約２倍以上に拡管することが可能となる。
【００４９】
好ましくは、ダイスの加工用孔は、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間の移行領域に延在しているテーパ部からなる。このようなダイスの加工用孔の形状（つまり、大径部、小径部およびテーパ部）に対応して、パンチは、それぞれ、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、それらの間の移行領域に延在しているテーパ部を有する。
【００５０】
パンチは、周知のように、ダイスの加工用孔の中に挿入して、パイプ状ワークつまりパイプ素材を拡管するものである。このパイプ素材の外径は、ダイスの加工用孔の小径部の直径と同じである。
【００５１】
好ましくは、ダイスおよびパンチの大径部は、それらの小径部に対して約２倍又はそれ以上に設定される。例えば、小径部の直径が１５ｍｍ前後である場合、大径部の直径は３０ｍｍ前後又はそれ以上に設定する。
【００５２】
好ましくは、ダイスの下端面にプレートを設けて、ダイスの加工孔の下端を閉じた状態で、上からパイプ素材をダイスの加工孔に挿入して、パイプ素材の下端がプレートに接したところで、パイプ素材を止めて、そこでパイプ素材をダイスの加工孔の中に入った状態で立上げる。しかるのち、パンチとダイスの加工孔とパイプ素材（ワーク）とを同軸に保ちつつ、パンチをワークの中にその上端開口部から挿入する。
【００５３】
パンチが押し下げられると、パンチのテーパ部により、ワーク（パイプ素材）は、徐々に径（放射）方向に押し拡げられ、拡管加工が進んでいく。更にパンチが押し下げられ、やがて、ワークを介してパンチのテーパ部がダイスのテーパ部に突き当たる。このとき、パイプ素材の拡管加工は終了する。拡管されたパイプは、パンチとダイスの間、特に、それらの大径部およびテーパ部のところで、密に押圧された状態になる。
【００５４】
前述のように１つのパイプ素材（ワーク）から拡管されたパイプは、テーパ部の板厚が、大径部の板厚よりも大きく、かつ、小径部の板厚よりも大きくなる。
【００５５】
好ましくは、ダイスが、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、大径部の終端から小径部の始端へ移行するテーパ部とを有する。
【００５６】
パンチは、パイプの直径を２倍以上に拡管するためにダイスに挿入されるものであり、ダイスの大径部、小径部およびテーパ部に対応して、それぞれ、ほぼ円筒状の大径部と、ほぼ円筒状の小径部と、大径部の終端から小径部の始端へ移行するテーパ部とを有する。
【００５７】
好ましくは、パンチの大径部の終端がダイスの大径部の始端と同一レベルに位置しているとき、パンチの小径部の終端がダイスの小径部の始端に到達しない手前の位置にあるように設定する。そして、パンチの小径部の終端がダイスの小径部の始端と同一レベルに位置しているとき、パンチの大径部の終端がダイスの大径部の始端と終端との間に位置するように設定する。
【００５８】
ダイスの大径部および小径部の直径が、それぞれパンチの大径部および小径部の直径の２倍以上であることが好ましい。
【００５９】
なお、本願の出願書類において、「ほぼ円筒状」とは、厳密な意味でいう「円筒状」に限らず、例えば、少しテーパ状またはそれに近い形状になっているものを含む。拡管された後、拡管パイプは、厳密な円筒状よりも、むしろ少しテーパの付いた「ほぼ円筒状」の方が、ダイスの加工孔から抜き出しやすい。
【００６０】
さらに、半径方向に延在している移行部を成形することもできる。その場合は、上述のパイプ拡管方法を利用してテーパ状の移行部を有するパイプを製造した後、更なる拡管加工を行う。
【００６１】
この場合、まず、大径部と小径部の間の移行部が半径方向に延在したダイスに、テーパ状の移行部を有するパイプを配置する。更に、半径方向に延在した下面を有するパンチをこのパイプ内に配置する。パイプの小径部の内壁面は、パンチに対応する小径部を設けて拘束しても良いし、別途対応する芯金を設けて拘束しても良い。
【００６２】
次に、パンチをダイスに向けて移動させてパイプを押圧する。パイプのテーパ状の移行部は、パンチの半径方向に延在した下面とダイスの半径方向に延在した上面に挟まれて、半径方向に延在する。こうして形成されたパイプの半径方向に延在する移行部は、パイプのテーパ状の移行部をパンチの進行方向に圧縮したものである。そのため、パイプの半径方向に延在する移行部の板厚は、パイプのテーパ状の移行部の板厚よりも大きくなるように変化し、従ってパイプの大径部と小径部の板厚よりも更に大きくなる。
【００６３】
曲り領域と拡管領域について
本発明の異径管継ぎ手においては、最初に曲り領域を成形し、しかる後拡管領域を成形することができる。例えば、まず、上述の曲り部を有するパイプの製造方法により、曲り部を有するパイプを成形する。次に、成形されたパイプを固定して、上述のパイプ拡管方法により、拡管領域を成形する。なお、最初に拡管領域を成形し、しかる後曲り領域を成形してもよい。
【実施例】
【００６４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を説明する。
【００６５】
図１は、本発明の１つの実施例による異径管継ぎ手を示す部分断面図である。図２は、図１の異径管継ぎ手の上面図である。
【００６６】
異径管継ぎ手１１０は、１つのパイプ素材から一体成形された曲り領域Ｒと拡管領域Ｓを有する。
【００６７】
曲り領域Ｒは、曲り部１１０ａで連結された第１直線部１１０ｂと第２直線部１１０ｃを有する。第１直線部１１０ｂの内周側１１０ｈの板厚と、第２直線部１１０ｃの内周側１１０ｈの板厚は、曲り部１１０ａに向けて少しずつ厚くなっている。また、第１直線部１１０ｂの外壁面１１０ｇと第２直線部１１０ｃの外壁面１１０ｇは、曲り部１１０ａの内周側１１０ｈの近くで、へこまず真っ直ぐになっている。
【００６８】
第１直線部１１０ｂの内壁面１１０ｆは、少なくとも曲り部１１０ａの近くで第１押圧成型面１１０ｔとして形成されている。
【００６９】
第２直線部１１０ｃの内壁面１１０ｆは、少なくとも曲り部１１０ａの近くで第２押圧成型面１１０ｍとして形成されている。
【００７０】
第１押圧成形面１１０ｔと第２押圧成型面１１０ｍは、曲り部１１０ａの内壁面１１０ｆの内周側１１０ｈで直接連結されているか、あるいは、互いに近接している。
【００７１】
拡管領域Ｓは、ほぼ円筒状の大径部１０３ａと、ほぼ円筒状の小径部１０３ｂと、それらの間で移行する移行部１０３ｃとを有する。大径部１０３ａの直径は、小径部１０３ｂの直径の２倍以上となっている。
【００７２】
移行部１０３ｃの板厚が、大径部１０３ａの板厚よりも大きく、かつ、小径部１０３ｂの板厚よりも大きくなっている。
【００７３】
図１及び２に示された例においては、移行部１０３ｃの一部が、半径方向に延在している。
【００７４】
曲り領域について
図３〜６を参照して曲り領域を有するパイプの製造工程を説明する。図３〜６においては、説明のため、曲り領域は図１及び２に対して上下逆に図示されている。拡管領域と、パンチおよび芯金に対応して配置される加工用の型は、説明のため図示省略されている。図１及び２に示された異径管継ぎ手の各部分に相当する部分には、１００だけ減じられた数字が参照符号として付されている。
【００７５】
図３は、曲り領域の製造工程の一部の例を示す説明図である。
【００７６】
パンチ１２は押圧部材として機能する。芯金１４は、別の押圧部材として機能する。
【００７７】
パイプ１０は、曲り部１０ａで連結された第１直線部１０ｂと第２直線部１０ｃを有する。
【００７８】
パイプを製造する際は、予め曲げ加工を施して大きな曲りの形に成形した曲り部１０ａを有する予備的なパイプ１０を作って、数多く準備しておくのが好ましい。
【００７９】
そのように準備加工された予備的なパイプ１０は、その一方の開放端に第１端面１０ｄを有するとともに、その他方の開放端に第２端面１０ｅを有する。準備加工状態の予備的なパイプ１０は、全体がほぼ「く」の字形状になっていて、第１端面１０ｄから第２端面１０ｅまで内側の壁面全体が、内壁面１０ｆとなっており、パイプ１０の第１端面１０ｄから第２端面１０ｅまでの外側の壁面全体が、外壁面１０ｇとなっている。
【００８０】
図４は、図３に示す予備的なパイプ１０の曲り部１０ａの付近を拡大して示す。
【００８１】
図４において、曲り部１０ａの内周側部分が内周側１０ｈとして示されている。曲り部１０ａの外周側部分が外周側１０ｉとして示されている。
【００８２】
曲り部を製造する場合おいては、まず、予備加工された予備的なパイプの第１直線部１０ｂの内壁面の中にパンチ１２を挿入するととともに、そのパイプの第２直線部１０ｃの内壁面の中に芯金１４を挿入する。
【００８３】
この点を更に詳細に説明すると、パイプ１０は、当初、曲り部１０ａが破線１０jで示す径よりも大きな径で曲げ加工を施した予備加工状態にあり、そのパイプ１０の一方の開放端（第２端面１０ｅ）から芯金１４を挿入し、もう一方の開放端（第１端面１０ｄ）からパンチ１２を挿入して、固定状態の芯金１４に対してパンチ１２を接近させるように進行させる。この加工途中の段階での曲り部１０ａの内周側１０ｈのライン（形状）が符号１０ｊの破線で示されており、同じく加工途中の曲り部１０ａの外周側１０ｉのライン（形状）が符号１０ｋの実線で示されている。
【００８４】
次に、更にパンチ１２を芯金１４に対して近接させて、まず、芯金１４によって第２直線部１０ｃの内壁面に曲り部１０ａの近くまで第２押圧成形面１０ｍを延長させて形成する。それに続いて、パンチ１２によって第１直線部１０ｂの内壁面１０ｆに曲り部１０ａの近くまで第１押圧成形面１０ｔを延長させて図３に示すように形成する。
【００８５】
この点を詳細に説明すると、芯金１４が固定されているとき、パンチ１２が、第１直線部１０ｂの中心軸線Ｙに沿って矢印Ｗの方向（図１）に所定距離だけ進行する。この段階での曲り部１０ａの内周側１０ｈのライン（形状）が符号１０ｎの実線（図４）で示されており、曲り部１０ａの外周側１０ｉのライン（形状）が符号１０ｐの実線で示されている。図３〜４の符号１０ｑの破線は曲り部１０の外壁面成形終了ラインを示す。
【００８６】
図５〜６は、成型加工が完了した状態を示す。
【００８７】
まず図５を参照して詳細に説明すると、曲り部１０ａの外壁面の外周側１０ｉが、パンチ１２によって成形終了ライン１０ｑまで押圧されている。
【００８８】
第１直線部１０ｂの内壁面には、パンチ１２によって曲り部１０ａの内周側の近くまで第１押圧成形面１０ｌが延長して成形される。このとき、第１直線部１０ｂの内壁面の全体が、パンチ１２に押し当てられる。特に、第１直線部１０ｂの内壁面の、曲り部１０ａの内周側との境界部分は、パンチ１２に対応する側面１２ａに押し当てられ真っ直ぐ延ばされて直線状に押圧成形面が延長される。このとき、曲り部１０ａの内周側は圧縮されて少しずつ板厚が増える。曲げの内側と外側の長さの差が大きくなる形で、曲り部１０ａの内周側の領域が小さくなると同時に、第１押圧成形面１０ｔが真っ直ぐ延長する形で形成されるのである。
【００８９】
また、第２直線部１０ｃの内壁面は、芯金１４に押し当てられる。特に、第２直線部１０ｃの内壁面の内周側は、芯金１４の上面１４ａに押し当てられ真っ直ぐ延ばされて直線状に押圧成形面が延長されるのである。このとき、曲り部１０ａの内周側は圧縮されて、少しずつ板厚が増える。曲げの内側と外側の長さに差が大きくなる形で、曲り部１０ａの内周側が小さくなると同時に、第２押圧成形面１０ｍが延長する形で形成されるのである。
【００９０】
押圧成形の完了時点で、第１直線部１０ｂの第１押圧成形面１０ｔと第２直線部１０ｃの第２押圧成形面１０は、曲り部１０ａの内周側では、非常に近接しており、非押圧成形面はほとんど存在しない。
【００９１】
第２直線部１０ｃの内壁面のうち、芯金１４の下側に位置する面１０ｓは、パンチ１２と芯金１４によって押圧されないため、非押圧成形面として構成される。図示例では、このような非押圧成形面は、パイプ内のごく狭い内壁面領域に残っているにすぎない。ただし、本発明において、曲り部１０ａの内周側を除けば、非押圧成形面をもっと広域に形成してもよい。
【００９２】
図６は、本発明における押圧成形面を更に詳細に示すための説明図である。
【００９３】
図６を参照して、押圧成形面と非押圧成形面１０ｓを詳細に説明する。
【００９４】
パンチ１２は、加工途中のＢ領域の内周側が少し先細形に傾斜している。すなわち、パンチ１２の先端１２ｂに向けて少しずつ細くなっている。その結果、パイプ１０の第１直線部１０ｂのＡ領域は、外壁面が他の領域から連続的に直線状の面となっていて、へこまず真っ直ぐになっている。パイプ１０の第１直線部１０ｂのＡ領域の板厚は、曲り部１０ａに向けて少しずつ増加している。
【００９５】
芯金１４の先端部１４ｂも、内周側で、芯金１４の先端面１４ｃに向けて少しずつ細くなるように傾斜している。その結果、パイプ１０の第２直線部１０ｃのＣ領域は、外壁面が他の領域から連続的に直線状の面となっていて、へこまず真っ直ぐになっている。パイプ１０の第２直線部１０ｃのＣ領域の板厚は、曲り部１０ａに向けて少しずつ増加している
図６において、第１直線部１０ｂの第１押圧成形面１０ｔと第２直線部１０ｃの第２押圧成形面１０ｍとの距離Ｅは、好ましくは１ｍｍ以下（更に好ましくは０．５ｍｍ以下）である。距離Ｅは、必要に応じて実質的にゼロにすることも可能である。
【００９６】
第１直線部１０ｂの中心軸線Ｙと第２直線部１０ｃの中心軸線Ｘとの交差角度Ｆは、好ましくは１３５〜９０度（更に好ましくは１００〜９０度）である。
【００９７】
図７は、曲り部を有するパイプの一例を示す概略断面図である。
【００９８】
表１は、図７のパイプを数多く製造し、それらの中から任意の４つのパイプ（試料１〜４）を選択し、それらのパイプ（試料１〜４）の内周側の板厚を測定した結果を示す。
【００９９】
なお、図７には、表１に対応する測定箇所が丸つきの番号で、第１パンチ側が符号Ｐで、第２パンチまたは芯金側が符号Ｑで示されている。
【表１】
0005291306.tif 000002
【０１００】
表１に示されているように、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっていることが確認された。
【０１０１】
また、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、いずれも、内周側の曲り部近くの領域を含めて全領域に直線状の真っ直ぐな面になっていることが確認された。全てのパイプの内周側の曲り部とその近傍に潰れや小さなへこみは認められなかった。
【０１０２】
なお、パイプ、パンチ及び芯金の形状や配置は任意である。押圧成形面の形状や成形方法も、図示されたものに限定されない。例えば、図３〜６に示された例においては、第１押圧成形面１０ｔの形成前に第２押圧成形面１０ｍが形成されているが、その逆でもよいし、第１押圧成形面１０ｔと第２押圧成形面１０ｍは同時に形成してもよい。
【０１０３】
図３〜６に示された曲り部１０ａが、図１及び２に示された曲り部１１０ａに相当する。なお、説明を省略した更なる工程により、曲り部１１０ａの外周側１１０ｉに打ち込み工具用座面１１０ｕが成形されている。また、曲り部１１０ａの外周側１１０ｉの外壁面１１０ｇは外側に大きく突出しているが、これは対応する形状のパンチ（図示省略）を用いて形成されたものである。
【０１０４】
拡管領域について
図８〜１０を参照して拡管領域を有するパイプの製造工程を説明する。なお、理解しやすくするため、曲り領域は図示省略されている。図１及び２に示された異径管継ぎ手１１０の大径部１０３ａ、小径部１０３ｂ、及び移行部１０３ｃが、後述するパイプ３の大径部、小径部、及びテーパ部に対応している。
【０１０５】
図８〜１０は、拡管領域の製造工程の一部の例を示している。
【０１０６】
図８に示されているように、パンチ１は、ほぼ円筒状の大径部１ａと、ほぼ円筒状の小径部１ｂと、テーパ部１ｃを有する。テーパ部１ｃは、大径部１ａの終端と小径部１ｂの始端との間の移行領域に延在している。換言すれば、テーパ部１ｃは、大径部１ａの終端から小径部１ｂの始端へ移行している。
【０１０７】
パンチ１の大径部１ａの直径（２Ｄ）は、小径部１ｂの直径（Ｄ）の２倍である。
【０１０８】
ダイス２は、加工用の孔を有する。このダイス２の加工孔は、パンチ１の外形、つまり、大径部１ａ、小径部１ｂ、テーパ部１ｃの連続した外壁面形状に対応して、それぞれ、ほぼ円筒状の大径部２ａと、ほぼ円筒状の小径部２ｂと、テーパ部２ｃからなる。
【０１０９】
ダイス２のテーパ部２ｃは、パンチ１のテーパ部１ｃと同じテーパ角度を有する。ダイス２の加工孔の小径部２ｂの直径（Ｄ＋２ｔ）は、パイプ状ワーク３の外径（Ｄ＋２ｔ）と同じである。ここで、ｔは、ワーク３の板厚である。ワーク３の板厚は全長にわたって均一（同一）である。
【０１１０】
ダイス２の下端面にプレート４が着脱可能に設けられている。それによって、ダイス２の加工孔の小径部２ｂの下端が閉じられている。
【０１１１】
そのような状態で、パイプ状ワーク３の下端部が、図８でいえば下向きに、ダイス２の加工孔の大径部２ａの上端開口部から挿入される。
【０１１２】
図８に示されているように、パイプ状ワーク３の下端がプレート４の上面に接したところで、パイプ状ワーク３は停止する。その結果、パイプ状ワーク３は、ダイス２の加工孔の中に入った形で立上げられる。
【０１１３】
図９に示すように、パンチ１、ダイス２の加工孔およびワーク３を同軸（Ｘ）に保ちつつ、矢印Ｗの方向（つまり図の下方向）にパンチ１を下降させると、まずパンチ１の小径部１ｂがワーク３の上端開口部の中に入り、次に、パンチ１のテーパ部１ｃがワーク３の上端開口部に到達し、パンチ１のテーパ部１ｃにより、ワーク３の上端部は徐々に半径（放射）方向に押し拡げられて、拡管加工が進んでいく。
【０１１４】
パンチ１が更に下降して、パンチ１の大径部１ａの終端（図８〜１０では下端）がダイス２の大径部２ａの始端（図８〜１０では上端）と同一レベルに位置したとき、パンチ１の小径部１ｂの終端（図８〜１０では下端）がダイス２の小径部２ｂの始端（図８〜１０では上端）に到達しない、手前の位置にある。
【０１１５】
更にパンチ１が下降して、パンチ１の小径部１ｂの終端（図８〜１０では下端）がダイス２の小径部２ｂの始端（図８〜１０では上端）と同一レベルに到達したとき、パンチ１の大径部１ａの終端（図８〜１０では下端）がダイス２の大径部２ａの始端（図８〜１０では上端）と終端（図８〜１０では下端）との間に位置している。
【０１１６】
図１０に示すように、パンチ１が矢印Ｗの方向に更に下降すると、パンチ１のテーパ部１ｃがワーク３を介してダイス２のテーパ部２ｃに突き当たる。このとき、パイプ拡管加工は終了する。
【０１１７】
しかるのち、図示はされていないが、パンチ１をダイス２の加工孔から引き抜き、更に、拡管されたパイプもダイス２の加工孔から抜き出す。
【０１１８】
パンチ１のテーパ部１ｃの最適のテーパ角度（θ）は、ワーク３の材質や寸法によって変化しうるが、例えば、２５〜３２度とすることが好ましい。テーパ角度（θ）が大きすぎると、ワーク３は、図９にＡで示す部位に座屈が発生しがちである。逆に、テーパ角度（θ）が小さすぎると、特に２倍以上の拡管加工をする場合、ワーク３は、図９にＢで示す部位に割れが発生しがちである。
【０１１９】
実験例
図１１は、図８〜１０に示された工程によって製造された拡管領域の一例を示す縦断面である。
【０１２０】
図１１において、符号１〜５は、拡管されたパイプについて、板厚を測定した箇所を示す。
【０１２１】
表２は、パイプの符号１〜５で示す箇所の板厚測定値を示す。
【表２】
0005291306.tif 000003
【０１２２】
拡管加工前のパイプ状ワーク（パイプ素材）の寸法を述べると、ワークの全長にわたって、板厚（ｔ）が１．６ｍｍであり、外径が１９．１ｍｍであり、内径が１５．９ｍｍであった。ワークの材質はＳＴＫＭ１１Ａである。
【０１２３】
次は、拡管されたパイプについて説明する。
【０１２４】
図１１に示されているように、拡管パイプの大径部の上端内径は３０．３ｍｍであり、小径部の下端内径は１５．９ｍｍであった。
【０１２５】
また、表２から明らかなように、本発明の実施例では、パイプのテーパ部（符号５で示す箇所）が最大の板厚１．６４ｍｍを有する。パイプの小径部の板厚は、ワークと同じ板厚、つまり１．６ｍｍである。パイプの大径部は、符号４で示す終端の板厚がワークの板厚と同じ１．６０ｍｍであり、符号１で示す始端の板厚が最小の値である１．２９ｍｍであり、大径部の終端から始端へ向かって、少しずつ板厚は薄くなっている。つまり、符号３で示す箇所の板厚は、１．４６ｍｍ、符号２で示す箇所の板厚は１．３７ｍｍである。
【０１２６】
これに対し、比較例においては、２種類のパンチとダイスを使用した。まず、テーパ角度（θ）の小さい尖った第１パンチを使って、実施例で使ったものと同じパイプ状ワークを予備的に拡管加工した。そのあと、そのように予備的に拡管加工されたワーク半加工品を、図８〜１０に示すパンチ１によって最終的に拡管加工した。
【０１２７】
表２を参照して、実施例と比較例とを比較する。
【０１２８】
比較例では、パイプの板厚の減少が激しい。特にテーパ部（符号５で示す箇所）の板厚は１．２８ｍｍであり、拡管加工前のワークの板厚（１．６０ｍｍ）よりも減少している。
【０１２９】
これに対し、本発明の実施例においては、パイプのテーパ部の板厚はパイプの全長の中で最大の１．６４ｍｍで、他の部分よりも大きな測定値となっている。
【０１３０】
１つの好ましい例として、図８〜１０に示された拡管されたパイプ３を、図１及び２に示された拡管領域Ｓに成形する工程を説明する。
【０１３１】
まず、大径部と小径部の間の移行部が半径方向に延在したダイス（図示省略）に、テーパ状の移行部を有するパイプ３を配置する。更に、半径方向に延在した下面を有するパンチ（図示省略）をパイプ３内に配置する。パイプ３の小径部の内壁面は、このパンチに対応する小径部を設けて拘束する。
【０１３２】
次に、パンチをダイスに向けて移動させてパイプ３を押圧する。パイプ３のテーパ状の移行部は、パンチの半径方向に延在した下面とダイスの半径方向に延在した上面に挟まれて押圧され、半径方向に延在する。こうして形成されたパイプの半径方向に延在する移行部は、パイプのテーパ状の移行部をパンチの進行方向に圧縮したものである。そのため、パイプの半径方向に延在する移行部の板厚は、パイプのテーパ状の移行部の板厚よりも大きく、従ってパイプの大径部と小径部の板厚よりも大きくなる。
【０１３３】
なお、図１及び２に示された移行部１０３ｃは、ほぼ円筒状の中径部を更に有するが、これは対応する中径部をパンチに設けて加工することにより成形可能である。
【０１３４】
曲り領域と拡管領域について
最初に曲り領域Ｒを成形し、しかる後拡管領域Ｓを成形して、図１及び２に示された異径管継ぎ手を製造する工程の例を説明する。
【０１３５】
まず、上述の曲り部を有するパイプの製造方法により、１つのパイプ素材から曲り領域Ｒを成形する。図１及び２に示された例においては、更に、曲り部１１０ａの外周側１１０ｉに打ち込み工具用座面すなわち圧入用座面１１０ｕが成形されている。なお、圧入用座面１１０ｕの構成の詳細は後述する。
【０１３６】
次に、成形されたパイプを固定して、上述のパイプ拡管方法により、拡管領域Ｓを成形する。この場合、領域Ｔに示される極小Ｒ曲げ加工部分に対応するダイス（図示省略）を用いる。
【０１３７】
最後に、成形されたパイプを固定して、第２直線部１１０ｃに、矢印Ｔで示された領域に示される部分となるような極小Ｒ曲げ加工を行う。なお、極小Ｒ曲げ加工の工程は任意である。
【０１３８】
こうして、図１及び２に示された異径管継ぎ手を得る。
【０１３９】
なお、最初に拡管領域を成形し、しかる後曲り領域を成形してもよい。
【０１４０】
次に、圧入用座面１１０ｕの構成の詳細を説明する。
【０１４１】
図１２は、圧入用座面を用いた圧入工程の一例を説明する説明図である。図１５は、従来の異径管継ぎ手の圧入工程の一例を説明する説明図である。図１６は、従来の異径管継ぎ手の圧入工程の別の例を説明する説明図である。
【０１４２】
従来、例えばロー付け構造とねじ込み締結により異径管継ぎ手（図示省略）を形成した場合は、ネジ締めの為、スペースの確保ができれば組み立て上の問題は無い。
【０１４３】
図１５に示すように、ロー付け構造と圧入結合により異径管継ぎ手３１０を形成した場合、異径管継ぎ手３１０には圧入座面３１０ａが確保されている為、圧入工程において問題が生ずることは無かった。
【０１４４】
しかしながら、図１６に示すように、パイプ構造と圧入結合により異径管継ぎ手４１０を形成した場合、次のような問題とその問題によって生じる不都合があった。
【０１４５】
（１）圧入する為の鍔出しが必要  →  成形工程増加によるコストアップ
（２）圧入の為の治具が必要  →  圧入工数増加によるコストアップ
（３）一般市場では治具使用の徹底が困難  →  圧入の信頼性が低下し漏れが保証できない
本発明の好適な実施形態においては、図１２に示すように、圧入用座面１１０ｕが、異径管継ぎ手１１０の曲り部１１０ａの外周側１１０ｉに形成されている。曲り部１１０ａは、第１直線部１１０ｂと第２直線部１１０ｃを連結している。圧入用座面１１０ｕは、第１直線部１１０ｂの上部に設けられていて、圧入加重Ｗを第１直線部１１０ｂの下部に伝えることができるようになっている。好ましくは、圧入用座面１１０ｕは、第１直線部１１０ｂの軸心に直交する平らな面として構成されて圧入加重Ｗを効率良く第１直線部１１０ｂの下部に伝えるようになっている。圧入用座面１１０ｕの形成を曲り部１１０ａの曲げ工程に折込むことにより、工程増加を防ぐことができる。圧入用座面１１０ｕの面積は、圧入荷重Ｗを軸全体で受ける様にできるだけ大きくすると良い。一般市場では、このような部品の場合、座面が確保されていれば、該部を使用して圧入作業を行う為、圧入の信頼性を確保できる。
【０１４６】
本発明は図示された実施例に限定されない。打ち込み工具用座面の成形や極小Ｒ曲げ加工は任意である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の１つの実施例による異径管継ぎ手を示す部分断面図である。
【図２】図１の異径管継ぎ手の上面図である。
【図３】曲り領域の製造工程の一部の例を示す説明図である。
【図４】図３に示す予備的なパイプの曲り部の付近を拡大して示す。
【図５】成型加工が完了した状態を示す。
【図６】成型加工が完了した状態を示すとともに、押圧成形面を更に詳細に示すための説明図である。
【図７】曲り部の製造方法により製造されたパイプの一例を示す概略断面図である。
【図８】拡管領域の製造工程の一部の例を示す説明図である。
【図９】拡管領域の製造工程の一部の例を示す説明図である。
【図１０】拡管領域の製造工程の一部の例を示す説明図である。
【図１１】図８〜１０に示された工程によって製造された拡管領域の一例を示す縦断面である。
【図１２】圧入用座面を用いた圧入工程の一例を示す説明図である。
【図１３】従来の異径管継ぎ手の一例を示す側面図である。
【図１４】図１３の異径管継ぎ手の上面図である。
【図１５】従来の異径管継ぎ手の圧入工程の一例を説明する説明図である。
【図１６】従来の異径管継ぎ手の圧入工程の別の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  パンチ
１ａ、２ａ、１０３ａ  大径部
１ｂ、２ｂ、１０３ｂ  小径部
１ｃ、２ｃ  テーパ部
２  ダイス
３  パイプ状ワーク（パイプ素材）
４  プレート
１０  パイプ
１０ａ、１１０ａ  曲り部
１０ｂ、１１０ｂ  第１直線部
１０ｃ、１１０ｃ  第２直線部
１０ｄ  第１端面
１０ｅ  第２端面
１０ｆ、１１０ｆ  内壁面
１０ｇ、１１０ｇ  外壁面
１０ｈ、１１０ｈ  内周側
１０ｉ、１１０ｉ  外周側
１０ｊ、１０ｎ  内周側のライン
１０ｋ、１０ｐ  外周側のライン
１０ｍ、１１０ｍ  第２押圧成形面
１０ｑ  成形終了ライン
１０ｓ  非押圧成形面
１０t  第１押圧成形面
１２  パンチ（押圧部材の一例）
１２ａ  パンチの側面
１２ｂ  パンチの先
１４  芯金（押圧部材の一例）
１４ａ  芯金の上面
１４ｂ  芯金の先端部
１４ｃ  芯金の先端面
１０３ｃ  移行部
【図１】
0005291306.tif 000004
【図２】
0005291306.tif 000005
【図３】
0005291306.tif 000006
【図４】
0005291306.tif 000007
【図５】
0005291306.tif 000008
【図６】
0005291306.tif 000009
【図７】
0005291306.tif 000010
【図８】
0005291306.tif 000011
【図９】
0005291306.tif 000012
【図１０】
0005291306.tif 000013
【図１１】
0005291306.tif 000014
【図１２】
0005291306.tif 000015
【図１３】
0005291306.tif 000016
【図１４】
0005291306.tif 000017
【図１５】
0005291306.tif 000018
【図１６】
0005291306.tif 000019